Comprendre la dynamique atmosphérique pour mieux reconstituer l'altitude passée des chaînes de montagnes

Abstract

Comprendre la dynamique de soulèvement d'une chaîne de montagne nécessite d'en estimer l'altitude passée. C'est le but de la paléoaltimétrie. La méthode la plus répandue utilise la composition isotopique en oxygène des roches carbonatées formées dans les sols et à partir des sédiments lacustres. Celle-ci reflète la composition de la pluie passée qui, dans le monde actuel et dans la plupart des chaînes de montagnes, s'appauvrit progressivement en isotopes lourds avec l'altitude. En supposant que cet appauvrissement reste valide dans le passé, l'altitude du plateau tibétain à l'Éocène (il y a environ 42 millions d'années) est estimée à 4 000 m environ. Mais d'autres marqueurs de l'altitude passée indiquent au contraire des altitudes inférieures à 2 000 m. La relation entre composition isotopique des pluies et altitude observée aujourd'hui s'applique-t-elle à l'Éocène ? C'est ce que nous avons essayé de vérifier en utilisant un modèle de circulation générale atmosphérique, LMDZ-iso. On trouve qu'à l'Éocène la circulation atmosphérique et les processus hydrologiques étaient tellement différents de l'actuel que les observations isotopiques dans les roches carbonatées se trouvent finalement être cohérentes avec des altitudes relativement faibles. Les différentes méthodes de paléo-altimétrie se retrouvent ainsi réconciliées et en accord avec un soulèvement récent (post-Éocène) du plateau tibétain. Understanding the uplift dynamics of a mountain range requires estimating past altitude. This is the purpose of the paleo-altimetry. The most commonly applied paleo-altimetry method is based on the isotopic oxygen composition of the carbonate archives. It reflects the composition of past rain, which at present-day and in the most mountain ranges becomes progressively more depleted in heavy isotopes with altitude. Assuming that this depletion remains valid in the past, the elevation of the Tibetan Plateau in the Eocene (about 42 millions years ago) is estimated to be about 4 000 m. However, other proxy data indicate on the contrary low altitudes. Is the relationship between the rain isotopic composition and the altitude that is observed today applicable to the Eocene? This is what we tried to verify using an atmospheric general circulation model, LMDZ-iso. We find that in the Eocene, the atmospheric circulation and hydrological processes were so different to the present-day that the isotopic observations in the Eocene carbonates are actually consistent with relatively low altitudes of the Plateau. This allows us to reconcile different methods of paleo-altimetry in agreement with more recent (post-Eocene) uplift of the Tibetan Plateau.